基于CUDA的實(shí)時(shí)電子穩(wěn)像研究.pdf

1、電子穩(wěn)像技術(shù)(EIS)的目的是將視頻中不穩(wěn)定的抖動(dòng)分量提取出來(lái)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來(lái)減輕或者消除非正常抖動(dòng)，以獲得較為穩(wěn)定的視頻輸出。該系統(tǒng)主要由圖像預(yù)處理、運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償三個(gè)部分組成。其中視頻序列幀間的運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)最為關(guān)鍵，花費(fèi)的時(shí)間也最長(zhǎng)，所以能否實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)矢量的準(zhǔn)確及快速估計(jì)，很大程度上影響著電子穩(wěn)像系統(tǒng)的整體性能。
　　隨著圖形處理單元GPU的出現(xiàn)，使得利用軟件與硬件相結(jié)合的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)算法的加速成為可能。鑒于NVIDIA公司的

2、統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)(CUDA)技術(shù)擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和較好的可編程性，本文著重對(duì)CUDA的并行編程方法進(jìn)行研究，對(duì)其工作原理、體系結(jié)構(gòu)和并行處理機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)討論。
　　本文首先對(duì)電子穩(wěn)像技術(shù)的應(yīng)用前景和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對(duì)電子穩(wěn)像技術(shù)的基本理論、基本方法和處理過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。論文提出了一種基于SURF特征檢測(cè)和kalman預(yù)測(cè)器相結(jié)合的電子穩(wěn)像算法。該算法利用CUDA并行編程對(duì)算法中計(jì)算密集度高的數(shù)據(jù)進(jìn)行加速處理

3、，并根據(jù)每一個(gè)程序模塊自身的特點(diǎn)及待處理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)對(duì)程序代碼做了有針對(duì)性的優(yōu)化。經(jīng)優(yōu)化的CUDA程序運(yùn)行時(shí)間大大縮短，成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)處理。
　　利用光流算法計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)矢量具有精度高的特點(diǎn)，對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和物體檢測(cè)領(lǐng)域有很高的研究?jī)r(jià)值。然而，光流算法理論復(fù)雜數(shù)據(jù)量較大，實(shí)時(shí)性較差，這在很大程度上降低了其在實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用價(jià)值。本文采用CUDA并行編程實(shí)現(xiàn)了具有魯棒性的光流算法，大大提升了光流算法的運(yùn)算速度，為將其實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。